除結構、表面和界面之外，其他因素如電解液添加劑和粘結劑等對硅碳復合材料的容量和循環性能也有重要的影響。

2.1 電解液添加劑

硅在嵌鋰過程中嚴重的體積膨脹(~300%)會引起活性材料顆粒粉化，導致其表面很難形成穩定的SEI 膜；而且脫嵌鋰過程中，硅的體積變化也易破壞該層膜。SEI 膜被破壞，裸露出新的硅顆粒表面，電解液就會繼續在其表面分解，形成新的SEI 膜，導致SEI 膜越來越厚，電極內阻不斷增大，加劇了電極容量衰減。電解液組成影響著SEI 膜的形成，進而影響負極材料的電化學性能。為形成均一穩定的SEI 薄層，研究者通過加入電解液添加劑來改善硅負極的電化學性能。目前使用的添加劑有碳酸亞乙烯酯[33]、三羥甲基氨基甲烷[34]、丁二酸酐、氟代碳酸乙烯酯(FEC)[35]等，其中效果最好的添加劑當屬FEC。硅納米顆粒(~50 nm)在FEC 質量分數為10%的電解液中循環80 次后僅有5%的容量損失，Coulomb 效率接近99%，而在無FEC 的電解液中循

環80 次后容量保持率僅有70%，Coulomb 效率也衰減至97%[35]。研究表明，FEC 還原產物主要有—CHF—OCO2 型化合物和LiF，在充放電過程中FEC 被還原生成的化合物組成了初始的SEI 膜包覆在硅表面。該層SEI 膜機械性能好，不易破裂，能夠有效的阻隔硅和電解液接觸，減緩電解液分解，抑制不均勻SEI 膜的不斷產生。同時，另一產物LiF的產生還有利于Li+在SEI 膜內的傳導。

2.2 粘結劑

鋰離子電池電極制備過程中，通常采用聚合物粘結劑將活性物質和導電劑粘結于集流體上，因而粘結劑的特性對電池性能的影響也至關重要，特別是初始Coulomb 效率和循環性能。聚偏氟乙烯(PVDF)是目前商業化應用最廣泛的一種粘結劑，但其與硅負極材料結合為Van der Waals 力，粘合力弱，難以適應硅脫嵌鋰時巨大的體積效應，不足以維持電極結構的完整性。近來，研究者在硅基材料粘結劑研究方面取得了顯著進展，如含羧基化合物及其衍生物，包括聚丙烯酸(PAA)[36]、羧甲基纖維素(CMC)基聚合物[37]、海藻酸(Alg)基聚合物[38–39]等。相比于PVDF 和丁苯橡膠(SER)，這些聚合物能與硅形成氫鍵和/或共價鍵，具有更好的粘附能力。最近，Kovalenko 等[40]發現：以海藻酸為粘結劑的硅負極比以CMC為粘結劑具有更好的電化學性能，在4 200 mA/g 高電流密度下循環100 次后，可逆容量超過1 700 mA·h/g，而CMC 基Si 負極在40 次循環后容量已不足1 000 mA·h/g。其原因為海藻酸的羧基是均勻地分布在聚合物鏈中，而在CMC 的羧基是分布隨機。

此外，多功能聚合物粘結劑也受到了一定的研究關注。例如，Ryou 等[41]利用具有粘結性鹽酸多巴胺的兒茶酚基團的螯合作用，將其接枝到PAA 和Alg 骨架上，并以此為粘結劑制備出Si–Alg–C 和Si–PAA–C 電極。相比以PAA 和Alg 為粘結劑的

Si–Alg 和Si–PAA 電極，Si–Alg–C 和Si–PAA–C 電極電極具有更好的循環穩定性。雖然，此類引入官能團改善聚合物粘結性的方法，能夠改善硅負極的電化學性能，但此類多功能聚合物粘結劑屬于直鏈聚合物，一旦循環過程中硅發生連續體積變化，粘結劑容易從硅顆粒表面剝落。

為解決這一問題，研究者通過將聚合物鏈段交聯固定，制備出具有三維(3D)網絡結構的硅負極粘結劑。Koo 等[42]通過PAA 和CMC 縮合反應制備3D交聯聚合物粘結劑c-PAA-CMC。相比CMC、PAA 和PVDF，c-PAA-CMC 用于硅納米顆粒負極時具有更

好的循環穩定性。最近，含有大量氫鍵且具有自修復功能聚合物(SHPs)同樣也被用作粘結劑來穩定硅負極材料。SHPs 在機械性能和導電性能方面均具有自愈合能力，能夠在電池循環過程中使破裂或者毀壞的硅反復地愈合。Si-SHP/炭黑(Si–SHP/CB)電極在高負載量條件下(1.13 mA/cm2)以0.1 mA/cm2電流充放電時，初始單位面積容量接近3.22 mA h/cm2，即使在0.3 mA/cm2 電流下循環120 次，單位面積容量仍可達到2.72 mA h/cm2。相比之下，使用CMC或PVDF 作為粘結劑，在相同硅負極材料及負載量條件下，循環數次后容量便快速衰減